铺路之道——道路工程实用知识

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铺设一些热的黑色物质,你就得到了一条路,对吧?不完全是。下面隐藏着更多东西。

术语解释了很多关于道路建设的知识。苏格兰工程师约翰·麦克亚当通常被认为在19世纪早期设计了第一批现代道路,这些道路是通过压缩厚厚的碎石沉积物制成的。建筑商后来倒入热焦油来粘合顶层,生产出“焦油碎石”路面,或称焦油路面。尽管这个术语仍然存在,但这种方法已经几十年没有使用过了(即使在机场也没有)。到19世纪后期,沥青已成为首选的粘合剂。“黑顶”呢?是沥青的同义词。

今天,沥青路面占据了主导地位,其次是混凝土和“无粘结集料”——砾石。所有这三种形式都是分层建造的,由越来越细、越来越密和越来越硬的岩石颗粒组成。沥青或混凝土的顶层减少了磨损,并隔绝了可能导致裂缝的水。大多数裂缝是从下往上形成的,因为底层移动或侵蚀。为了修复它们,道路施工队通常会增加一层新层。但如果损坏严重,他们可能会铣刨(刮掉)几英寸并重新铺面。


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最近的创新包括“永久性路面”,它建立在昂贵但坚韧的沥青基层上,据称其抵抗损坏的时间是传统结构的两倍。“石基”设计,其中表面层内石材的尺寸和形状受到严格控制,也承诺更长的寿命;它们在欧洲很受欢迎,并在美国变得普遍。渗透性路面允许水渗透而不是径流,正在停车场中试用。

沥青和混凝土的支持者就哪种成分更适合特定应用提出了各种论点,但最终选择归结为经济性。“决定应该基于生命周期成本做出,”马里兰州兰纳姆国家沥青路面协会研究和技术副总裁大卫·E·纽科姆说。“这是一个材料和人工、铺路所需时间(以及由此造成的交通不便)、耐用年限以及维护和维修之间的‘平衡行为’。”纽科姆承认,最终分析“可能是一件模糊不清的事情”。

读者德里克·沃格特建议的主题发送想法至workingknowledge@sciam.com

马克·费舍蒂 已在《大众科学》担任高级编辑17年,报道了可持续发展问题,包括气候、天气、环境、能源、食物、水、生物多样性、人口等等。他分配和编辑记者和科学家的专题文章、评论和新闻,也以这些形式撰写文章。他编辑“历史”栏目,该杂志的部门着眼于贯穿始终的科学进步。他是两本衍生杂志的创始执行编辑:《大众科学:思想》《大众科学:地球3.0》。他2001年为该杂志撰写的自由撰稿文章“淹没新奥尔良”预测了像卡特里娜飓风这样的风暴将给这座城市带来的广泛灾难。他的视频你死后你的身体会发生什么?在 YouTube 上的观看次数超过 1200 万次。费舍蒂曾为《纽约时报》、《体育画报》、《史密森尼杂志》、《技术评论》、《快公司》和许多其他刊物撰写自由撰稿文章。他与万维网的发明者蒂姆·伯纳斯-李合著了《编织网络》一书,讲述了万维网是如何创建的真实故事。他还与微生物学家埃莉诺·莱维合著了《新型杀手疾病》。费舍蒂曾任《IEEE Spectrum Magazine》《家族企业杂志》的执行编辑。他拥有物理学学位,并两次担任路易斯安那州百年学院的公民文化阿塔威研究员,该学院授予他荣誉博士学位。2021 年,他获得了美国地球物理联合会的罗伯特·C·考恩科学新闻持续成就奖,以表彰他在地球和空间科学领域的杰出报道职业生涯。他曾出现在 NBC 的《与媒体见面》、CNN、历史频道、NPR 新闻和许多新闻广播电台。在 X(原 Twitter)上关注费舍蒂 @markfischetti

更多作者:马克·费舍蒂
大众科学 Magazine Vol 293 Issue 4本文最初以“铺路之道”为标题发表于 《大众科学》杂志 第 293 卷第 4 期(),第 96 页
doi:10.1038/scientificamerican1005-96
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